基于导光载体的生物膜光生物制氢滴滤反应器制造技术

本发明专利技术涉及生物制氢反应器，具体涉及利用光合细菌实现生物制氢的基于导光载体的生物膜光生物制氢滴滤反应器。所述反应器，包括反应箱体，反应箱体顶端设有出气口和料液进口，反应箱体底端设有进气口和料液出口，反应箱体内部水平设有相互平行的导光载体，导光载体一端伸出反应箱体，一端设在反应箱体内。本发明专利技术设计简单，成本低廉，操作方便，占地面积少，料液处理能力高，而且能够稳定、高效地制备氢气。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及生物制氢反应器，具体涉及利用光合细菌实现生物制氢的基于导光载体的生物膜光生物制氢滴滤反应器。
技术介绍
为了实现光合细菌连续化产氢，需要采用细胞固定化技术，目前，使用的细胞固定化技术以包埋法和生物膜方法为主，其中生物膜方法的优点更加显著。现有技术中，使用生物膜方法的光生物制氢反应器的结构中存在两点不足:①缺乏将导光介质和生物膜吸附载体结合的结构，既不利于充分利用反应器内部空间来增加反应器内的光合生物持有量，也不利于提高反应器整体的光分布均匀性反应器在连续产氢阶段通常采用满料液运行方式，由于生物膜外存在液膜阻力，既不利于料液中的底物向生物膜中传递也不利于生物膜中产生的氢气向外传递，因而限制了反应器性能的提高。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种高导光、高效率的生物膜光生物制氢滴滤反应器。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案如下: 基于导光载体的生物膜光生物制氢滴滤反应器，包括反应箱体，反应箱体顶端设有出气口和料液进口，反应箱体底端设有进气口和料液出口，反应箱体内部水平设有相互平行的导光载体，导光载体一端伸出反应箱体，一端设在反应箱体内。在反应器的启动阶段，先向其中接种光合细菌菌种，使光合细菌吸附在导光载体上生长并形成生物膜，通过导光载体在反应器中的高密度排列，提高了反应箱体内的比表面积，大大增加了反应器内的光合`细菌吸附成膜表面积，进而增加反应器中的细胞持有量。在形成光合细菌生物膜以后，该反应器便可投入连续化产氢作业。从料液进口通入料液，料液依次流过每根导光载体，进入光合细菌生物膜，经过光合细菌降解后，产生的氢气从出气口排出；与此同时，从进气口连续通入惰性气体，如氩气，以保持反应箱体内的厌氧环境并维持较低的氢分压，利于氢气的产生。优选的，所述的反应器，其反应箱体内部导光载体上方设有上凸曲面导流板，上凸曲面导流板两端设有竖直导流板。上凸曲面导流板用于水平导向、分配料液，使得位于水平方向上不同位置处的导光载体上获得同量的料液，垂直导流板将料液直接分配到导光介质上，并实现了料液的滴滤运行，与满液运行的反应器相比，滴滤运行方式可以减小液膜阻力，更加利于光合细菌生物膜中产生的氢气排出，从而强化反应器的产氢能力。优选的，所述的反应器，其导光载体为圆柱体，水平方向上相邻导光载体的圆柱体的间距不大于圆柱体截面圆的直径。这样的结构设计，能够保证从上排导光载体流下的料液可以不间断的流向下排的导光载体的表面。优选的，所述的反应器，水平方向上平行的导光载体为一排，相邻两排中的导光载体交错排列，上下两排中相邻的3根导光载体的圆柱体端面圆心的连线为等边三角形。导光载体这样的排列设计，配合水平方向上每根导光载体的间距，使得料液在每根导光载体上的流量分配更加均匀，保证了每根导光载体上的光合细菌生物膜都有着均匀的滴滤料液量。优选的，所述的反应器，其反应箱体、上凸曲面导流板、竖直导流板和导光载体由有机玻璃或透明树脂制成。这样的设计强化了光在整个反应器内的传输，尤其是导光载体，由于其一端位于反应箱体外，能够将箱体外部的阳光通过导光载体导入反应箱体内容积空间，增加了反应器内容积空间的光通量密度，保证了生物膜中光合细菌产氢所需的光照强度，因而强化了反应器的料液处理能力和产氢能力。本专利技术相对于现有技术，有以下优点:设计简单，成本低廉，操作方便，占地面积少，料液处理能力高，而且能够稳定、高量地制备氢气。附图说明图1为本专利技术的结构剖面示意 图2为本专利技术的结构侧视示意图。具体实施例方式以下结合附图和具体实施例对本专利技术的技术方案做进一步说明: 如图1所示，反应箱体I顶端设有出气口 3和料液进口 2，反应箱体I底端设有进气口5和料液出口 4，反应箱体I内部顶端设有上凸曲面导流板6，上凸曲面导流板6两端设有竖直导流板7，反应箱体I内水平设有相互平行的圆柱体导光载体8，竖直导流板7的位置高于圆柱体导光载体8。圆柱体导光载体8—端伸出反应箱体I, 一端设在反应箱体I内，水平方向上相邻的圆柱体导光载体的间距L为圆柱体截面圆的半径。水平方向上平行的圆柱体导光载体为一排，相邻两排中的圆柱体导光载体交错排列，上下两排中相邻的3根圆柱体导光载体8、9、10的圆柱体端面圆心的连线为等边三角形。在反应器的启动阶段，先向反应箱体I内接种光合细菌菌种，使光合细菌吸附在圆柱体导光载体8上生长并形成生物膜，在形成光合细菌生物膜以后，该反应器便可投入连续化产氢作业。此后，从料液进口 2通入料液，料液依次流过上凸曲面导流板6和竖直导流板7，并滴滤在每根圆柱体导 光载体上，进入光合细菌生物膜，经过光合细菌降解后，产生的氢气从出气口 3排出；与此同时，从进气口 5连续通入氩气。在整个生产过程中，圆柱体导光载体8位于反应箱体I外的一端，能够将箱体外部的阳光通过自身导入反应箱体I内，增加了反应器内容积空间的光通量，保证了生物膜中光合细菌产氢所需的光照强度。本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于导光载体的生物膜光生物制氢滴滤反应器，包括反应箱体，其特征在于：反应箱体顶端设有出气口和料液进口，反应箱体底端设有进气口和料液出口，反应箱体内部水平设有相互平行的导光载体，导光载体一端伸出反应箱体，一端设在反应箱体内。

【技术特征摘要】
1.基于导光载体的生物膜光生物制氢滴滤反应器，包括反应箱体，其特征在于:反应箱体顶端设有出气口和料液进口，反应箱体底端设有进气口和料液出口，反应箱体内部水平设有相互平行的导光载体，导光载体一端伸出反应箱体，一端设在反应箱体内。2.如权利要求1所述的基于导光载体的生物膜光生物制氢滴滤反应器，其特征在于:所述的反应箱体内部导光载体上方设有上凸曲面导流板，上凸曲面导流板两端设有竖直导流板。3.如权利要求2所述的基于导光载体的生物膜光生物制氢滴滤反应器，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：张川，张全国，焦有宙，王振锋，王爱军，赵万里，
申请(专利权)人：河南农业大学，华北水利水电学院，
类型：发明
国别省市：